水稻化感作用物質(zhì)鑒定及其效果分析.pdf

1、植物化感作用主要通過其釋放的化感物質(zhì)影響毗鄰生物的生長發(fā)育，它在自然生態(tài)系統(tǒng)或人工生態(tài)系統(tǒng)的建成與演替中扮演著重要角色。利用水稻化感作用抑制田間雜草被視為是一種環(huán)境友好、切實可行的雜草控制措施，近年來倍受人們關(guān)注。然而人們對水稻釋放化感物質(zhì)的組成、有效作用濃度及其主要來源一直存在爭議。解決問題的關(guān)鍵首先在于建立合理的化感物質(zhì)分離、鑒定方法，實時定量地檢測水稻釋放的化感物質(zhì)，如實反映水稻的化感效應(yīng)，其次是進(jìn)一步明確化感物質(zhì)的來源與途徑。因

2、此，本研究借助現(xiàn)代儀器分析手段，在建立非破壞性的化感物質(zhì)富集方法的基礎(chǔ)上，開發(fā)了快捷、高效的水稻化感作用研究所需定量分析技術(shù)，成功用于酚酸類化合物、含氧萜類化合物及與水稻根際微生物群體感應(yīng)的信號分子的定量分析。主要結(jié)果如下：
　　(1)建立了速度快、靈敏度高適合于水稻水培液中的含氧萜類物質(zhì)的GC-MS/MS測定方法，并比較分析了水培條件下化感水稻PI312777和非化感水稻Lemont根際含氧萜類物質(zhì)含量。結(jié)果顯示，在化感水稻和非

3、化感水稻根際均檢出含氧萜類化合物(+)雪松醇，含量分別2.09±0.07μg/mL和1.52±0.05μg/mL，化感水稻根際(+)雪松醇含量顯著高于非化感水稻的。
　　(2)建立了酚酸類化合物的固相萃取（SPE）-高效液相色譜（HPLC）定量分析方法，可用于同時檢測水稻根際分泌的10種酚酸類化感物質(zhì)，包括：3,4二羥基苯甲酸、對羥基苯甲酸、丁香酸、香蘭素、香草酸、香豆酸、阿魏酸、苯甲酸、水楊酸、肉桂酸。結(jié)果表明，在四葉期，化感水

4、稻根際3,4二羥基苯甲酸和肉桂酸的含量分別為37.13±0.15μg/L和19.93±0.16μg/L，而非水稻根際這兩種酚酸的含量則為9.34±0.03μg/L和0μg/L，化感水稻水培液中3,4二羥基苯甲酸和肉桂酸的含量顯著非化感水稻。
　　(3)應(yīng)用建立的分析方法，測得定了稗草脅迫下水稻根際含氧萜類化合物和酚酸類物質(zhì)含量的動態(tài)變化。結(jié)果顯示，化感水稻、非化感水稻及在稗草脅迫下的各處理水稻根際總酚酸和含氧萜類含量均在四葉期達(dá)到

5、峰值。稗草脅迫下水稻PI312777根際的(+)雪松醇含量為4.38±0.10μg/mL，是Lemont的1.80倍?？偡铀岷可叩闹饕暙I(xiàn)來自3,4-二羥基苯甲酸以肉桂酸含量急劇升高，四葉期化感水稻根際這兩種酚酸的含量分別達(dá)到92.37±0.57和20.91±0.17μg/L。在測定化感物質(zhì)動態(tài)的同時，測定了不同化感潛力水稻的對稗草生長的影響，結(jié)果表明，在水稻PI312777與稗草共培體系中，稗草的根長、株高以及鮮重的抑制率分別為2

6、6.30％、26.18%和52.74%，遠(yuǎn)高于非水稻Lemont與稗草共培體系中的稗草。進(jìn)一步對(+)雪松醇、3,4-二羥基苯甲酸以肉桂酸的抑草活性測定，發(fā)現(xiàn)在化感物質(zhì)的實測濃度下，3種化合物均表現(xiàn)出一定的抑草活性，當(dāng)兩兩組合或三種混合時，抑草活性明顯增強(qiáng)，3種化合物混合時，抑制率達(dá)到59.29%。
　　(4)采用單壁碳納米管和L-谷氨酸聚合膜修飾玻碳電極，再以3,4-二羥基苯甲酸為模板分子，電聚合制備鄰苯二胺分子印跡膜，制備了3

7、,4-二羥基苯甲酸電化學(xué)傳感器，3,4-二羥基苯甲酸分子印跡傳感器靈敏度高、選擇性好，穩(wěn)定且重現(xiàn)型好，適用于水稻化感根際酚酸的實時監(jiān)測。
　　(5)建立了靈敏、快速的測定細(xì)菌群體感應(yīng)的信號分子AHLs的HPLC/UV法，并在水稻根際檢測到3種信號分子：C10-HSL、C12-HSL、和3-oxo-C8-HSL，信號分子均在稗草脅迫的四葉期水稻PI312777根際達(dá)到最大。同時在水稻根際分離的粘細(xì)菌發(fā)酵液中檢測到信號分子3-oxo-